文｜武汉虹信技术服务有限责任公司 胡西平 黄晓艳

在高层建筑中，都普遍存在楼宇对讲和电梯两个子系统。一般情况下，这两个子系统都是独立运行的。用户需到达电梯口按钮，并等待电梯到达；对访客乘坐电梯到达的楼层也不能有效控制，给人们的生活带来不便，安全带来问题。为了提高用户生活的便利性、舒适性和保证电梯的安全，需要实现楼宇对讲和电梯两个系统的联动。

要实现两个系统的联动，业界目前有两种方式可供选择[1-5]：

（1）协议硬件转换方式。

楼宇对讲系统“电梯联动模块”采集每户室内分机的“开锁”按键信号，并提供通信协议，通过协议转换器的硬件实现楼宇对讲系统与电梯楼层控制系统的485通信协议转换。每一部电梯需使用一个协议转换器，协议转换器的厂商必须与电梯控制板的厂商一致。需要楼宇对讲厂商提供通信协议。

（2）信号硬件采集方式。

楼宇对讲系统以干触点信号的形式传输给电梯楼层控制系统的楼层信号采集器来实现联动，有两种方式：一种是触点联动控制；另一种是总线联动控制。采用总线控制方式是这一领域应用的必然趋势。

上述两种方式，硬件采集方式需要对设备或接线进行改造，通信协议硬件采集方式需要通过更换电梯控制板来保证协议转换器与电梯控制板厂商一致，对原有系统改动较大，每部电梯一个协议转换器，联调和重新验收成本较高，特别是对改造工程。

在研究前人成果的基础上，本文介绍了如何采用软件的协议转换来实现楼宇对讲与电梯的联动。通过总线联动控制方式引出485 通信协议，通过串口服务器将485 通信协议转换成网络数据，通过交换机将楼宇对讲与电梯联系起来，用软件实现两者之间的协议转换。由于用软件实现，在不改造原有电梯系统，保证整个系统的安全性的前提下，又具有了软件的特征和优势。

1 总体设计方案

本文通过介绍如何实现某小区的36 部电梯控制，对研究目标进行探讨。

项目概况：该小区需要实现电梯联动的共有7 栋高层，共有16 个单元36 部电梯。其中第6 栋层高57 层，有2 个单元，三个避难层14、29、44 层，单元户型4 梯4 户；每单元的4 部电梯两两联动，有一部消防电梯可以到达所有楼层，其他非消防电梯只能到达有住户的楼层。其他楼栋层高17～18 层，有2 或3 个单元，单元户型有2 梯4 户、2 梯2 户等；所有楼栋都有地下两层停车场。

项目需求：采集到开锁指令，实现室内机呼梯和电梯状态显示，业主互访呼梯、业主或访客门口机开锁呼梯、呼叫管理机开锁呼梯、App 开锁呼梯等多种方式的呼梯协议转换。2 梯4 户要求其中2 户呼叫一部电梯，剩下的2 户呼叫另一部电梯；4 梯4 户要求其中2 户呼叫2 部电梯，剩下的2户呼叫另2 部电梯；2 梯2 户其中1 户呼叫一部电梯，剩下的1 户呼叫另一部电梯。

总体设计：为了实现楼宇对讲系统与电梯系统之间的联动，在楼宇对讲系统新增硬件-电梯联动模块，电梯系统新增硬件-电梯控制模块，这两个模块分别有各自的通信协议。所有开锁指令都通过电梯联动模块发出，通过协议转换程序实现楼宇对讲系统与电梯系统之间的协议转换来实现功能需求。由于电梯数量较多，也为了方便调试，提高性能和稳定性，软件程序设计成多进程运行的方式，网络拓扑如图1。

图1 楼宇对讲与电梯联动网络示意图

（1）每栋楼一个进程，每个进程就是一个协议转换程序，控制本楼栋各单元的多部电梯，每个进程按本楼栋实际情况分别配置，进程名称按楼栋名称命名；（2）每个单元部署一台电梯联动模块和一到几台电梯控制模块；（3）一台电梯控制模块可以控制本单元的一到几部电梯；（4）多个单元部署多套电梯联动模块和电梯控制模块的组合；（5）整个小区有多栋楼就需要多个进程，每栋楼一个进程，每个进程就是一个协议转换程序，分楼栋分别命名、配置和调试，进程与进程之间互不干涉；（6）多个进程运行在同一个管理服务器，使用“看门狗”程序监测各楼栋进程程序，方便自动监测退出重启和开机自动启动。

2 硬件选型

2.1 串口服务器

楼宇对讲系统的电梯联动模块和电梯系统的电梯控制模块通过485 数据线连接到串口服务器，串口服务器将485 信号转换成TCP/IP 信号并与管理电脑上的协议转换程序交换数据，实现电梯联动模块和电梯控制模块之间的协议转换和逻辑控制。电梯联动模块对应的串口设置成Client 方式，电梯控制模块对应的串口设置成Server方式。

2.2 电梯联动模块

电梯联动模块由楼宇对讲厂家提供，负责采集开锁信号，发出电梯控制命令、接收电梯响应，通过485 数据线交换符合楼宇对讲通信协议的数据。

2.3 电梯控制模块

电梯控制模块由电梯厂家提供，负责接收电梯控制信号，反馈电梯状态和响应，通过485 数据线交换符合电梯通信协议的数据。

3 软件设计

电梯联动的核心是协议转换程序，负责实现楼宇对讲通信协议与电梯通信协议之间的转换，电梯联动协议转换程序的流程（以ABB 楼宇对讲和日立电梯为例）如图2。

图2 协议转换程序流程图

（1）程序启动读取配置文件，在配置文件中，一个楼栋可以有多个单元，每个单元配置一个电梯联动模块，每个电梯联动模块可以管理多个电梯控制模块，一个电梯控制模块可以管理一部和多部电梯，当几部电梯联动时，当做一部电梯处理。每部电梯可以选择配置梯号、关联房号和避难层号。

（2）根据配置启动每个楼宇对讲电梯联动模块对应的Server，监听楼宇对讲对应的串口服务器的Client 数据连接，保存每一个接入的楼宇对讲的连接为ClientSocket(i)。

（3）根据配置启动与电梯联动模块相关联的电梯控制模块的Client(i)，连接对应的串口服务器的Server 端，从而连接对应的电梯。

（4）楼宇对讲Server 端接收楼宇对讲数据后对数据进行拼接，并缓存。根据楼宇对讲协议的开始字符、长度、校验码等从缓存中提取完整的数据包进行处理，直到处理完再接收新数据，已处理的数据移出缓存。楼宇对讲（ABB）有室内呼梯、开锁呼梯和电梯状态查询三种命令。室内呼梯和开锁呼梯命令需要对关联房号和避难层进行处理。关联房号的处理：指定房间尾号的呼梯命令只发送给关联的电梯。避难层处理：非消防电梯的楼层计算需要跳过避难层，消防电梯则不用跳过避难层，每一层都可到达。按照电梯厂商的协议和楼宇对讲厂商的通信协议，构造电梯对应的数据包，实现协议的转换，通过Client(i)发送给对应的电梯控制模块。

（5）电梯对应的Client(i)接收到电梯的响应数据后对数据进行拼接，并缓存。根据电梯协议的开始字符、长度、校验码等从缓存中提取完整的数据包进行处理，直到处理完再接收新数据，已处理的数据移出缓存。电梯（日立）通信协议主要包括五种命令：室内下召、访客来访、住户互访、开锁回家，查询电梯状态。为了避免室内呼梯时室内机上的电梯状态频繁在多部电梯间切换，设置了呼梯标识，收到呼梯响应时呼梯标识为真，并启动定时器，定时器时间到复位呼梯标识，构造楼宇对讲呼梯响应包发送给楼宇对讲。对查询电梯状态的响应需要检查呼梯标识，当呼梯标志为真时，需要构造楼宇对讲电梯状态查询响应包发送给楼宇对讲。

（6）楼宇对讲与电梯控制的命令和字段之间并没有完美的一一对应关系，需要根据不同厂商的通信协议进行处理，使功能能够完美实现。

4 运行效果与分析

4.1 运行步骤

4.1.1 硬件连接

楼宇对讲系统的电梯联动模块和电梯系统的电梯控制模块通过485 数据线连接到串口服务器，串口服务器将485 信号转换成TCP/IP 信号并与管理电脑上的协议转换程序交换数据，实现电梯联动模块和电梯控制模块之间的协议转换和逻辑控制，来实现所要达到的功能。

4.1.2 串口服务器设置

串口服务器负责将485 信号转换成TCP/IP 信号，需要按照IP 端口规划对串口服务器进行配置。电梯联动模块对应的串口设置成Client 方式，电梯控制模块对应的串口设置成Server 方式。保证各楼栋各单元的电梯联动模块和电梯控制模块都与管理电脑网络联通。

4.1.3 协议转换程序配置

对每一栋楼的协议转换程序进行分别配置，电梯联动协议转换程序用xml 文件实现各种配置，如图3。具体配置如下：

分层教学模式对教师和学生来讲都是一种十分有益的教学办法。对于教师来说，分层教学可以丰富教师的教学认知，开拓了教师的教学思路，为日后开展更为有效的教学模式奠定了基础。同时分层教学需要教师对学生的学习状况有很充分的了解，这在一定程度上改善了师生关系，也为师生交流提供了桥梁，在教师不断完善教学模式的基础上为多元化教学提供了有利条件。因此，分层教学是有利于师生的高效教学模式。

图3 协议转换程序配置

Name：电梯联动模块的名字。

IpAddr：电梯联动模块对应的Server端的地址，也就是程序运行的主机地址。每个电梯联动模块启动一个server。

Port：电梯联动模块对应的Server 端的端口。用不同的端口区分不同的server。

楼栋号：电梯联动模块对应的楼栋号。

大堂号：楼栋对应的大堂号，即一楼对应的逻辑层号，地下有负二楼，大堂号为3。

电梯控制模块的配置：

Name：电梯控制模块的名称。

IpAddr：电梯控制模块对应的串口服务器的Server 端地址。

梯号：电梯对应的梯号。

呼梯时长：呼梯后室内机显示楼层的时长，单位：秒，默认30 秒。

梯号与房号：一个电梯控制模块可以控制不同梯号的多部电梯。

关联房号：该梯号电梯关联的房号的后两位，可以填写多个关联房号，不同房号之间用英文的:分隔。如房号1702，后两位02，01:02 表示房号后两位为01 和02的房间。

避难层号：避难层所在的楼层，避难层只有消防电梯才能到达。

4.1.4 将协议转换程序用“看门狗”程序管理

每栋楼复制一份完整的协议转换程序，针对每栋楼每单元按照现场实际环境进行配置，保证配置正确。将每一栋楼的协议转换程序纳入“看门狗”程序管理。

4.1.5 启动各楼栋的电梯联动协议转换程序

通过“看门狗”程序启动各楼栋的电梯联动协议转换程序。

4.2 运行数据

通过协议转换程序的运行日志，可以分析楼宇对讲与电梯联动的协议交互过程。

4.3 运行效果分析

通过程序协议转换能够很好的控制小区内36 部电梯与楼宇对讲的联动运行。

5 结论

本文探讨了如何通过软件协议转换代替硬件的协议转换。软件协议转换不涉及电梯内部的硬件控制，保证了电梯的安全，而且可以在协议转换的过程中实现定制的逻辑控制，满足用户的定制化需求。通过更换不同的动态链接库可以实现不同厂商的楼宇对讲和电梯系统之间的联动运行，使本方法具有较大的推广意义，特别是针对改造的项目。但这种方案也存在如下问题：需要提供楼宇对讲和电梯厂商的通信协议，需要楼宇对讲厂商提供电梯联动模块的硬件，电梯厂商提供电梯控制模块的硬件。